為準(zhǔn)確研究高壓柱塞副O(jiān)形組合密封圈的密封特性,考慮流體向密封接觸區(qū)滲透對(duì)接觸壓力的影響,基于逐點(diǎn)比較法提出了綜合滲透與非接觸邊界的數(shù)值仿真方法,研究高壓流體作用下O形組合密封圈的接觸壓力與von Mises應(yīng)力分布。進(jìn)一步討論不同預(yù)壓縮量與流體壓力下O形組合密封結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其密封性能的影響。分析結(jié)果表明:綜合滲透邊界與非接觸邊界的分析方法具有較高的可靠性,試驗(yàn)對(duì)比誤差為2.9%～4.3%;隨著O形圈預(yù)壓縮量增大,主接觸壓力與密封長(zhǎng)度明顯增大,而內(nèi)部von Mises應(yīng)力與側(cè)接觸壓力的變化較小;隨著流體壓力的增大,O形圈von Mises應(yīng)力與主、側(cè)接觸壓力均明顯增大,但密封長(zhǎng)度的變化較小。此外,組合密封擋圈應(yīng)用于高壓柱塞副可有效避免O形圈局部應(yīng)力集中,擋圈接觸壓力隨流體壓力的增大而增大,但明顯小于O形圈主接觸壓力,僅起輔助密封作用。研究結(jié)果為高壓柱塞副動(dòng)密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：機(jī)床與液壓. 2020,48(13)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

O形組合密封結(jié)構(gòu)

此外,高壓流體滲入密封間隙將影響接觸壓力的分布,進(jìn)而影響其密封特性。基于逐點(diǎn)比較法,提出了一種綜合滲透壓力影響的邊界條件,該滲透邊界條件可看作已有邊界條件的延伸,通過(guò)對(duì)比O形圈邊界上流體壓力與接觸壓力的值,進(jìn)而選擇流體壓力作用下的滲透邊界點(diǎn)。當(dāng)流體壓力大于接觸壓力時(shí),流體邊界節(jié)點(diǎn)往空氣一側(cè)逐點(diǎn)迭代滲透,直至接觸面的節(jié)點(diǎn)上流體壓力與接觸壓力數(shù)值相差最小,則該節(jié)點(diǎn)為其流體壓力施加的滲透邊界節(jié)點(diǎn),迭代過(guò)程在Matlab中編程予以實(shí)現(xiàn),可實(shí)現(xiàn)后期的集成優(yōu)化。2.2 有限元分析結(jié)果

圖3分別為有、無(wú)擋圈時(shí)的von Mises應(yīng)力云圖,無(wú)擋圈的最大von Mises應(yīng)力比有擋圈密封結(jié)構(gòu)的應(yīng)力值大7%。從局部放大圖可以明顯看出,在低壓側(cè)間隙處,O形圈擠出至密封間隙,形成局部應(yīng)力集中現(xiàn)象,嚴(yán)重降低其使用壽命和可靠性。由此可見(jiàn),增加擋圈可有效緩解O形圈在高壓流體作用下的擠壓損傷和應(yīng)力集中現(xiàn)象,可顯著提高其使用壽命。圖4為流體壓力ps=20 MPa,壓縮量δ=0.4 mm,密封間隙C=0.1 mm時(shí)的接觸壓力分布規(guī)律。

【參考文獻(xiàn)】：
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